[发明专利]一种水性石墨烯基导电油墨及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水性石墨烯基导电油墨，包括：1％～15％水性树脂，30％～90％石墨烯基复合浆料，0.5％～3％第一助剂，5％‑10％溶剂；其中，所述石墨烯基复合浆料包括石墨烯微片、碳纳米管、纳米级超导电炭黑、稀释剂及第二助剂；所述石墨烯、碳纳米管及纳米级超导电炭黑的质量比为(3～10):(0.5～5):(0.1～4)。所述水性石墨烯基导电油墨性能稳定，环保高效，电阻值极低，可替代市面现有溶剂型油墨产品。本发明还涉及一种水性石墨烯基导电油墨的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种油墨，尤其涉及一种水性石墨烯基导电油墨及其制备方法。

背景技术

随着科技的飞速发展，导电油墨也不断地创新发展。导电油墨是用导电材料(金、银、铜和碳)制成的油墨，具有一定程度导电性质，可作为印刷导电点或导电线路。金系导电油墨、银系导电油墨、铜系导电油墨、碳系导电油墨等已达到实用化，用于印刷电路、电极、电镀底层、键盘接点、印刷电路等。近年来，在手机、玩具、薄膜开关、太阳能电池、远红外发热膜以及RFID等行业应用越来越广泛。金、银导电油墨的性能最好，但是价格昂贵；铜系导电油墨的导电性能好，且比金、银的价格低廉，但其在空气中容易氧化，制备过程要求高且器件稳定性差。碳系导电油墨价格便宜，化学稳定性好，但目前基于导电炭黑和导电石墨的油墨导电性较差，只能用于对导电性要求较低的产品。

石墨烯是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高出200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能够达到自身尺寸的20％，作为碳纳米材料中的新成员，将其应用于新型导电油墨的制备，具有广阔的前景。

发明内容

本发明提供一种工艺简单、适合工业化的水性石墨烯基导电油墨及其制备方法，采用该导电油墨制备方法得到的导电涂层具有很好的导电性能，表面电阻极低。

一种水性石墨烯基导电油墨，其包括：1wt％～15wt％水性树脂；30wt％～90wt％石墨烯复合浆料，0.5wt％～3wt％第一助剂，5％-10％为溶剂，其中，所述石墨烯复合浆料包括石墨烯微片、碳纳米管、纳米级超导电炭黑、稀释剂及第二助剂，所述石墨烯微片、碳纳米管与纳米级超导电炭黑的质量比为 (3～10):(0.5～5):(0.1～4)。

所述水性石墨烯基导电油墨具有以下优点：第一，通过限制各组分的特定比例，特别是石墨烯微片、碳纳米管、纳米级超导电炭黑炭黑这三者的质量比，并因其三者具有良好的导电性能，在微观尺度上分别呈三个维度表现，在所述水性石墨烯基导电油墨中可形成三维立体导电网络。该导电网络的存在使得所述水性石墨烯基导电油墨具有优异的导电性能，所述水性石墨烯基导电油墨的方阻小于10Ω。第二，所述水性石墨烯基导电油墨将石墨烯微片用于导电油墨，由于石墨烯微片是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高出200倍，同时又有很好的弹性，拉伸幅度能够达到自身尺寸的20％，因此，可极大的改进导电油墨的机械性能，使其柔韧性增强，耐弯折性好，并且与基材的附着力好。

本发明提供一种水性石墨烯基导电油墨的制备方法，其包括以下步骤：

1)将石墨烯微片、纳米级超导电炭黑、稀释剂、第二助剂混合，以200转 /分～500转/分搅拌速度搅拌约5-10分钟，均匀后以3000转/分～4000转/分的转速分散30分钟～40分钟，得到预混液；其中稀释剂包括N-甲基吡咯烷酮、二丙二醇、N,N-二甲基乙醇胺、丙二醇丁醚、水中的至少一种；

2)将预混液与碳纳米管混合，以300转/分～500转/分的转速分散10分钟～20 分钟，得到石墨烯基复合浆料；

3)将石墨烯基复合浆料与水性树脂、溶剂和第一助剂混合，以300转/分～500 转/分的转速分散10分钟～20分钟，得到水性石墨烯基导电油墨，其中所述溶剂包括乙醇、N,N-二甲基乙醇胺、丙二醇丁醚、水中的至少一种。

所述制备方法中，工艺简单，并且可实现得到分散均一、性能稳定的水性石墨烯基导电油墨。